KR100479776B1 - Compositions for the production of cores and cooling molds - Google Patents

Abstract

본 발명의 조물사는 15 내지 45중량%의 알루미늄 함량, 입자 직경의 3 내지 10%의 벽두께, 10 내지 350㎛의 입자크기를 갖는 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함한다. 이러한 조물사는 양호한 "베이닝" 및 침투 특성을 갖는 저밀도 코어 제조에 유효하며 수득되는 코어의 기계적 성질이 유지된다. 이들 코어는 철주물 제조에 유용하다.The composite sand of the present invention comprises aluminum silicate hollow microspheres having an aluminum content of 15 to 45% by weight, a wall thickness of 3 to 10% of the particle diameter, and a particle size of 10 to 350 μm. Such composite yarns are effective for producing low density cores with good “bining” and penetration properties and retain the mechanical properties of the cores obtained. These cores are useful for making iron castings.

Description

코어 및 냉각 주형 제조용 조성물Compositions for the production of cores and cooling molds

본 발명은 철주물 제조, 특히 코어 및 냉각 주형 제조에 적합하며 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함시킨 주조용 조물사(molding sand)에 관계한다.The present invention relates to casting sands suitable for the production of iron castings, in particular for the manufacture of cores and cooling molds, and comprising aluminum silicate hollow microspheres.

조물사로 제조된 코어를 사용하여 수득되는 철주물은 모양에 있어서 일련의 결합을 가지므로 칫수가 정확한 조각을 얻기 위해서 기계가공이 필요하다. 이러한 결함은 코어 위에 부어진 용융금속의 효과로 인해 코어가 가열되어서 팽창이 일어나기 때문에 생성되며, 표면상에 균열이 나타난다. 용융금속은 균열을 침투하여 수득된 조각의 표면상에 일종의 칸막이 벽 또는 층을 형성시킨다. 이러한 바람직하지 않은 효과를 "베이닝(veining)" 또는 "쥐 꼬리"라 부른다.Iron castings obtained using cores made of sand have a series of bonds in shape and therefore require machining to obtain accurate pieces. These defects are created because the core is heated and expands due to the effect of molten metal poured on the core, and cracks appear on the surface. Molten metal penetrates the cracks to form a kind of partition wall or layer on the surface of the piece obtained. This undesirable effect is called "veining" or "rat tail".

현재, 코어는 조물사 및 가스-또는 열-경화된 수지, 또는 자체 경화 수지를 수득된 조각의 특성을 개선시키는 첨가제와 함께 사용하여 제조된다.Currently, cores are made using the sand and gas- or heat-cured resins, or self-curing resins, with additives that improve the properties of the pieces obtained.

"베이닝"형성을 방지하기 위해서 다음과 같은 공지된 기술이 사용된다:The following known techniques are used to prevent "bining" formation:

- 첨가제로서 철산화물의 사용.-Use of iron oxides as additives.

첨가제로 사용된 철산화물은 모래에 포함된 실리카의 팽창으로 인한 문제를 최소화시키며, 혼합물에 1 내지 3%의 양으로 포함되며 Sierra Leone으로부터 구할 수 있는 적색, 흑색, 황색 철 산화물이다. 이들 산화물은 페라이트 형성의 인자로 작용하여서 금이 형성되는 동안 "베이닝"이 최소화된다. 그럼에도 불구하고 이 기술은 어떤 경우에 "베이닝"을 제거하지 못하며, 철 산화물이 코어의 기계적 저항성을 감소시키며 페라이트 형성을 침투 경향을 증가시켜 수득된 조각의 외부 표면에 불규칙성을 제시하며, 이것이 나중에 처리되어야 하는 결점을 가진다.Iron oxides used as additives minimize the problems caused by the expansion of silica in the sand and are red, black and yellow iron oxides, contained in the mixture in amounts of 1 to 3% and available from Sierra Leone. These oxides act as a factor for ferrite formation, minimizing "burning" during the formation of gold. Nevertheless, this technique does not in some cases eliminate "vaning", and iron oxides reduce the mechanical resistance of the core and increase the tendency to penetrate ferrite formation, presenting irregularities in the outer surface of the piece obtained, which later Has the drawback to be dealt with.

- 목재 분말과 석탄 분말의 사용.-The use of wood powder and coal powder.

이 기술에 따르면 목재분말 또는 석탄 분말이 1 내지 3%의 양으로 첨가된다. 이들 분말은 용융동안 연소하여 코어 전체에 분포된 자유로운 갭(gap)을 남기므로 이러한 갭에서 실리카의 팽창이 외부크기 증가없이 이루어지므로써 "베이닝"을 유발시키는 금의 형성을 방지한다. 이 기술의 단점은 분말이 연소할 때 많은 양의 가스가 생성되고 가스의 순환시 수득된 조각에 칫수문제를 가져올 수 있다는 것이다. 유사하게 이러한 종류의 첨가제를 사용하면 코어의 기계적 저항성이 감소된다.According to this technique, wood powder or coal powder is added in an amount of 1 to 3%. These powders burn during melting and leave free gaps distributed throughout the core so that the expansion of silica in these gaps is done without increasing the external size, thus preventing the formation of gold that causes "burning". The disadvantage of this technique is that when the powder burns, a large amount of gas is produced, which leads to dimension problems in the pieces obtained in the circulation of the gas. Similarly, the use of this kind of additive reduces the mechanical resistance of the core.

- 첨가제로서 티타늄 산화물의 사용.-Use of titanium oxides as additives.

미국특허 제 4,735,973 호에 발표된 이 기술은 티타늄 산화물 첨가제의 사용에 기초하며, 이 첨가제는 모래 총량의 0.5 내지 5%의 양으로 존재하며, 상기 첨가제는 15 내지 95%의 티타늄 산화물을 포함한다. 이 기술을 사용하면 열팽창이 감소되어서 "베이닝"을 방지하며 코어의 기계적 저항성을 유지시키며 가스생성을 증가시키지 않는다. 이 기술의 단점은 수득된 코어가 침투 경향을 가지므로 조각 용융 이전에 수득된 코어 표면을 처리하거나 도장할 필요가 있다는 것이다.This technique, published in US Pat. No. 4,735,973, is based on the use of titanium oxide additives, which are present in amounts of 0.5 to 5% of the total amount of sand, which additives comprise 15 to 95% titanium oxide. This technique reduces thermal expansion to prevent "burning", maintains the mechanical resistance of the core and does not increase gas production. The disadvantage of this technique is that the core obtained has a tendency to penetrate, so it is necessary to treat or paint the obtained core surface prior to melting the pieces.

- 저팽창 천연 모래 사용.-Use of low expansion natural sand.

이 기술은 코어의 형성을 위해 둥근 실리카 특수 모래, 크로마이트 모래, 지르코늄 모래 및 감람석 모래를 사용한다. 이들 모래는 상이한 열팽창성 때문에 "베이닝"의 감소, 심지어는 완전한 제거를 가져온다. 이 기술의 단점은 모래단가가 높아서 코어 제조 비용이 증가된다는 점이다.This technique uses round silica special sand, chromite sand, zirconium sand and olivine sand to form the core. These sands lead to a reduction in "burning" and even complete removal because of the different thermal expansion. The disadvantage of this technique is the high cost of sand, which increases the cost of core manufacturing.

- 저팽창 전기용융 모래의 사용.-Use of low expansion electromelt sand.

이 기술에 따르면, 코어 제조에 보통 사용되는 실리카 모래는 전기 오븐에서 열팽창성없는 일종이 페이스트를 수득할때까지 용융된다. 이후에 수득된 페이스트는 분쇄되어 모래 분말이 되고, 이것은 실리카 모래와 50%씩 혼합된다. 이러한 방식에서 실리카 페이스트로부터 수득된 분말은 열팽창성을 가지지 않으므로 코어의 팽창이 방지되며, 금이나 베이닝을 생성하지도 않는다. 이 기술의 단점은 제조공정을 더욱 복잡하게하여 코어 수득 비용을 비싸게 한다는 점이다.According to this technique, silica sand, which is usually used for core manufacture, is melted in an electric oven until some kind of thermal expansion is not obtained. The paste obtained is then pulverized to a sand powder, which is mixed with silica sand by 50%. In this way, the powder obtained from the silica paste has no thermal expansion and thus prevents expansion of the core and does not produce gold or baking. A disadvantage of this technique is that it complicates the manufacturing process and makes the core acquisition cost expensive.

"베이닝"형성을 방지하기 위해서 통상 사용되는 기술은 첨가제(철산화물, 티타늄 산화물, 목재 분말 및 석탄 분말)의 사용 또는 특수 모래(저팽창 천연모래나 저팽창 전기용융 모래)의 사용에 있다.Techniques commonly used to prevent "banning" formation are the use of additives (iron oxides, titanium oxides, wood powders and coal powders) or the use of special sands (low-expansion natural sand or low-expansion electromelt sand).

알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함시키나 조물사를 써서 제조된 코어 또는 몰드를 사용함으로써 철주물의 품질을 개선시킬 수 있음이 발견되었다.It has been found that the quality of the iron castings can be improved by using cores or molds made of aluminum silicate hollow microspheres, but made using the fabricated sand.

따라서, 본 발명의 목적은 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함시킨 주조용 조물사를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a molding sand for casting comprising aluminum silicate hollow microspheres.

본 발명의 추가 목적은 위에서 언급된 조물사를 사용하여 코어 또는 냉각 주형을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 결과의 코어 및 주형 역시 본 발명의 목적이다.It is a further object of the present invention to provide a process for producing a core or cooling mold using the above mentioned sand sand. The resulting core and template are also an object of the present invention.

또다른 목적은 위에서 언급된 코어 또는 주형을 사용하는 철 주물 제조방법을 제공하는 것이다. 결과의 철주물 역시 본 발명의 목적이다.Another object is to provide a method for producing iron castings using the core or mold mentioned above. The resulting cast iron is also an object of the present invention.

본 발명의 요약Summary of the invention

본 발명은 조물사 총량에 대해 1 내지 30중량%의 양으로 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함시킨 주조용 조물사를 제공한다.The present invention provides a molding sand for casting comprising aluminum silicate hollow microspheres in an amount of 1 to 30% by weight based on the total amount of sand sand.

본 발명의 조물사는 철주조물 제조에 사용될 수 있는 코어 및 냉각 주형 제조에 적합하다.The molding sand of the present invention is suitable for the production of cores and cooling molds that can be used to produce iron castings.

알루미늄 실리케이트 중공 미소구의 사용은 가스생성을 증가시키지 않고 수득된 코어의 기계적 성질을 유지하면서 코어 팽창동안 금의 발생을 방지한다. 조각의 용융동안 조물사에 있는 실리카의 팽창은 코어를 증가시키지 않고 팽창이 중공 미소구의 내부공간에 흡수됨으로써 코어 표면상에 금의 발생, 결과적으로 "베이닝"이 완전 방지된다.The use of aluminum silicate hollow microspheres prevents the generation of gold during core expansion while maintaining the mechanical properties of the core obtained without increasing gas production. The expansion of the silica in the molding sand during melting of the flakes does not increase the core and the expansion is absorbed into the interior space of the hollow microspheres so that the generation of gold on the core surface, and consequently "banning", is completely prevented.

본 발명의 조물사를 사용하면 더 적은 밀도의 코어 또는 주형이 수득되므로 기계적 저항성을 감소시킴이 없이 가스생성이 감소된다. 유사하게 페인트와 유사한 효과를 내는 알루미늄 실리케이트 중공 미소구가 코어의 틈새 공간을 덮어서 수득된 조각의 표면을 개선하기 때문에 수득된 조각의 침투가 감소된다. 그러므로, 결과의 철주물의 품질이 코어 팽창 및 가스 발생에 의해 야기되는 결함의 감소로 인하여 개선된다.The use of the inventive sand of the invention yields less dense cores or molds, thereby reducing gas production without reducing mechanical resistance. Penetration of the obtained piece is reduced because aluminum silicate hollow microspheres which similarly have a paint-like effect cover the gap space of the core to improve the surface of the obtained piece. Therefore, the quality of the resulting iron casting is improved due to the reduction of defects caused by core expansion and gas generation.

도 1 은 다양항 코어생성 기술에 대한 "베이닝"효과가 도시된 막대 그래프로서, 4번 위치는 10중량%의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 함유한 본 발명의 조물사 사용에 기초한 기술에 해당한다.1 is a bar graph depicting the " baining " effect on various core forming techniques, where position 4 corresponds to a technique based on the use of the inventive sand containing 10% by weight of aluminum silicate hollow microspheres.

도 2 는 다양항 코어 제조기술에 따라 수득되는 기계적 저항성이 도시된 막대그래프로서, 4번 위치는 10중량%의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 함유한 본 발명의 조물사 사용에 기초한 기술에 대응하는 것이다.Figure 2 is a bar graph showing the mechanical resistance obtained according to various core manufacturing techniques, where position 4 corresponds to the technique based on the use of the inventive sand containing 10% by weight of aluminum silicate hollow microspheres.

도 3 은 다양한 제조기술에 따라 수득된 코어의 밀도가 도시된 막대그래프이다.3 is a bar graph showing the density of cores obtained according to various manufacturing techniques.

도 4 는 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 함유한 조물사(본 발명)와 미국특허 제 4,735,973 호에 따른 티타늄 산화물을 함유한 조물사를 써서 수득된 "베이닝"과 침투에 대한 비교그래프이다.FIG. 4 is a comparative graph of the “baining” and penetration obtained using a composite yarn containing aluminum silicate hollow microspheres (invention) and a composite yarn containing titanium oxide according to US Pat. No. 4,735,973.

도 5 는 상이한 함량의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 함유한 본 발명의 조물사를 사용하여 수득된 코어의 인장강도를 도시한 그래프로써, 박스출구, 24시간후, 100%상대습도에서 인장강도에 해당하는 곡선이 도시된다.FIG. 5 is a graph showing the tensile strength of cores obtained using the inventive sand containing different amounts of aluminum silicate hollow microspheres, corresponding to tensile strength at 100% relative humidity after 24 hours out of the box The curve is shown.

본 발명의 모래 총량에 대해서 1 내지 30중량%, 특히 5 내지 25중량%, 더더욱 10 내지 20중량%의 양으로 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함한 주조용 조물사를 제공한다.It provides a molding sand for casting comprising aluminum silicate hollow microspheres in an amount of 1 to 30% by weight, in particular 5 to 25% by weight, and even 10 to 20% by weight, based on the total amount of sand of the present invention.

철 주물 표면상에 "베이닝"의 형성을 방지하는 예비테스트는 코어 및 냉각주형 제조용 조물사의 첨가제로서 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 사용 가능성을 보여준다.Preliminary tests to prevent the formation of "bains" on the surface of iron castings show the possibility of using aluminum silicate hollow microspheres as additives in the molding sand for making cores and cooling molds.

또다른 테스트에서, 사용된 알루미늄 실리케이트 중공 미소구가 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 중량에 대해 15 내지 45중량%, 특히 20 내지 35중량%의 알루미늄 함량을 가질 때 양호한 결과가 얻어짐을 확인시켜준다.In another test, it is confirmed that good results are obtained when the aluminum silicate hollow microspheres used have an aluminum content of 15 to 45% by weight, in particular 20 to 35% by weight, relative to the weight of the aluminum silicate hollow microspheres.

모든 종류의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구가 사용될 수 있으며, 특히 PQ Corporation 의 상표 Extendospheres, Microfine Minerals Limited의 상표 Metaspheres 50과 같은 것이 특히 만족스러운 것이다. 표 1에서, 테스트에 사용된 다양한 미소구의 특성이 표시된다.All kinds of aluminum silicate hollow microspheres can be used, especially such as PQ Corporation's trademark Extendospheres, Microfine Minerals Limited's trademark Metaspheres 50. In Table 1, the properties of the various microspheres used in the test are shown.

기대된 것과 반대로 놀랍게도 비교적 알루미늄 함량인 35 내지 45중량%를 갖는 최상의 품질의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구가 알루미늄 함량이 35중량%미만인 더 열등한 알루미늄 실리케이트 미소구를 사용할 때 보다 더 나쁜 결과를 가져옴이 발견되었다.Contrary to what was expected, it was surprisingly found that the best quality aluminum silicate hollow microspheres having a relatively aluminum content of 35 to 45% by weight resulted in worse results when using inferior aluminum silicate microspheres having an aluminum content of less than 35% by weight. .

조물사에 다양한 비율로 포함된 다양한 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 써서 수행된 테스트는 놀랍게도 낮은 알루미늄 함량(25 - 33%)을 갖는 미소구가 "베이닝" 및 침투 측면에서 최상의 결과를 제공하며 수득된 코어의 기계적 성질을 유지함을 보여주었고, 미소구에서 알루미늄 함량의 증가는 상기 효과("베이닝" 및 침투)를 상승시키지 않으며 오히려 반대 결과가 얻어짐이 관찰되었다(표 5, 실시예 5 참조).Tests performed using various aluminum silicate hollow microspheres contained in various proportions in the composite yarn showed that the microspheres with surprisingly low aluminum content (25-33%) provided the best results in terms of "baking" and penetration. It was observed that maintaining the mechanical properties of, the increase in aluminum content in the microspheres does not raise the effect ("baining" and penetration) but rather the opposite results were obtained (see Table 5, Example 5).

게다가, 베이닝 및 침투 측면에서 최상의 결과는 알루미늄 함량 뿐만아니라 미소구의 크기와 벽두께와 같은 다른 인자에 의해서도 좌우된다. 특히, 미소구 직경이 3 내지 10%인 벽두께와 10 내지 350㎛의 입자크기를 가지는 알루미늄 실리케이트 중공 미소구가 적합함이 관찰되었다.In addition, the best results in terms of baking and penetration depend not only on the aluminum content but also on other factors such as microsphere size and wall thickness. In particular, it was observed that aluminum silicate hollow microspheres having a wall thickness of 3 to 10% and a particle size of 10 to 350 µm are suitable.

표 4(실시예 4)에 도시된 바와 같이 최상의 결과를 제공하는 미소구는 Metaspheres 50과 Extendosperes SG이다. 왜냐하면 이들은 187.37kg㎡(2700psi)의 분쇄강도, 25 내지 30중량%의 알루미늄 함량, 입자 직경의 5%(Extendospheres SG의 경우) 및 3 내지 7%(Metaspheres 50의 경우) 두께, 평균 150㎛(Extendospheres SG의 경우) 및 10 내지 250㎛(Metaspheres 50의 경우)의 입자크기를 가지기 때문이다.As shown in Table 4 (Example 4), the microspheres providing the best results are Metaspheres 50 and Extendosperes SG. Because they have a crushing strength of 187.37 kgm2 (2700 psi), 25 to 30 weight percent aluminum, 5% of particle diameter (for Extendospheres SG) and 3 to 7% (for Metaspheres 50), average 150 μm (Extendospheres SG) and 10 to 250 μm (for Metaspheres 50).

본 발명의 조물사는 응집체, 바인더 및 기타 보조성분과 같은 종래의 성분을 포함할 수 있다.The crude sand of the present invention may comprise conventional components such as aggregates, binders and other auxiliary components.

또한, 본 발명은 다음을 포함하는 냉각 공정에 의해 코어 또는 냉각 주형을 제조하는 방법을 제공한다:The present invention also provides a method of making a core or cooling mold by a cooling process comprising:

(A) 조물사를 주형에 도입하여 코어 또는 미경화된 주형을 형성하고;(A) introducing a molding sand into a mold to form a core or an uncured mold;

(B) 단계(A)의 코어 또는 미경화된 주형을 가스 경화 촉매와 접촉시키고;(B) contacting the core or uncured mold of step (A) with a gas curing catalyst;

(C) 단계(B)의 코어 또는 미경화된 주형을 상기 코어 또는 주형이 취급될 수 있을때까지 경화시키고;(C) curing the core or uncured mold of step (B) until the core or mold can be handled;

(D) 상기 코어 또는 주형을 주형에서 분리하는 단계.(D) separating the core or mold from the mold.

또다른 구체예에서, 본 발명은 다음을 포함하는 철주물 제조방법을 제공한다:In another embodiment, the present invention provides a method for producing iron castings comprising:

(A) 조물사로 제조된 코어 또는 주형을 주조장치에 삽입하고;(A) inserting a core or mold made of molding sand into a casting apparatus;

(B) 상기 주조장치에 액체상태의 금속을 붓고;(B) pouring a liquid metal into the casting apparatus;

(C) 주조장치에 부어진 금속을 냉각 및 응고시키고;(C) cooling and solidifying the metal poured into the casting apparatus;

(D) 주조장치로부터 용융된 금속편을 분리하는 단계.(D) separating the molten metal piece from the casting apparatus.

다음 실시예는 본 발명을 설명해준다. 표 1 에서 사용된 알루미늄 실리케이트 중공 미소구의 특성이 도시된다.The following examples illustrate the invention. The properties of the aluminum silicate hollow microspheres used in Table 1 are shown.

[표 1]TABLE 1

다양한 알루미늄 실리케이트 중공미소구의 특성Characteristics of various aluminum silicate hollow microspheres

Extendospheres 는 PQ Corporation 의 상표명이고 Metaspheres 는 Microfine Minerals Ltd.의 상표명이다.Extendospheres is a trademark of PQ Corporation and Metaspheres is a trademark of Microfine Minerals Ltd.

실시예 1: 조물사 첨가제로서 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 사용 연구Example 1: Study on the use of aluminum silicate hollow microspheres as additive sand additives

주조 코어 제조를 위한 조물사 첨가제로서 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 사용가능성을 평가 하기 위해서 한편으로는 다양한 수지와 종래의 첨가제를 사용하여 코어가 형성되었고, 다른 한편으로는 알루미늄 실리케이트 중공 미소구가 첨가된 조물사로부터 코어가 형성되었고, 이후에 수득된 코어의 "베이닝" 및 인장강도를 연구하였다. 다양한 코어 제조에 사용된 기술은 종래적인 것이다.In order to evaluate the availability of aluminum silicate hollow microspheres as molding sand additives for casting core manufacturing, cores were formed on the one hand using various resins and conventional additives, and on the other hand from the composite sands to which aluminum silicate hollow microspheres were added Cores were formed and then the "baning" and tensile strength of the cores obtained were studied. The techniques used to make the various cores are conventional.

코어 제조에 사용된 다양한 혼합물의 구별되는 성분이 표 2 에 요약된다. 모든 경우에 2%수지가 사용되었다. 제조물 O2 및 O3에 사용된 촉매는 SO(가스)이고 나머지 제조물에서 촉매는 메틸에틸아민 가스(DMEA)였다.The distinguishing components of the various mixtures used to make the cores are summarized in Table 2. In all cases 2% resin was used. The catalyst used in preparations O2 and O3 was SO (gas) and in the remaining preparations the catalyst was methylethylamine gas (DMEA).

[표 2]TABLE 2

출발 혼합물Starting mixture

* : 실리카 모래 AFA = 50 둥근형, Si% > 97%*: Silica sand AFA = 50 round, Si%> 97%

조각편이 제조되면, "10"이란 값은 최대 "베이닝"값이고, "0"은 최소 "베이닝"값이다. "베이닝" 뿐만아니라 인장강도도 평가되었다.When the pieces are made, the value "10" is the maximum "banning" value and "0" is the minimum "banning" value. Tensile strength was evaluated as well as "baining".

도 1 및 도 2에서 수득된 코어의 "베이닝"효과와 인장강도를 나타내는 막대그래프가 도시된다. 04번 위치에서 10중량%의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 함유 조물사로부터 수득된 코어에서 나타내는 성질이 도시되는데, "베이닝"효과가 완전히 없으며 양호한 인장강도를 가짐을 알 수 있다.Bar graphs showing the " baining " effect and tensile strength of the cores obtained in FIGS. 1 and 2 are shown. The properties exhibited in the core obtained from a 10% by weight aluminum silicate hollow microsphere containing composite yarn at position 04 are shown, which shows that there is no "baining" effect completely and has good tensile strength.

실시예 2: 다양한 코어의 밀도Example 2: Density of Various Cores

다양한 제조기술에 따라 수득된 다양한 코어의 밀도가 측정되는데, 비교목적과 본 발명의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 함유 조물사로부터 제조된 코어 밀도가 측정되었다. 밀도가 평가되는 코어가 아래에 열거된 첨가제 및 모래를 사용하여 제조되었다:The density of various cores obtained according to various manufacturing techniques was measured, and the comparative purpose and core density prepared from the aluminum silicate hollow microsphere-containing composite sand of the present invention were measured. Cores whose density is evaluated were prepared using the additives and sand listed below:

1. 티타늄 산화물(Veinseal, US 4,735,973)Titanium Oxide (Veinseal, US 4,735,973)

2. 알루미늄 실리케이트 중공 미소구(본 발명)2. Aluminum silicate hollow microspheres (present invention)

3. 둥근 실리카3. Round Silica

4. 서브-앵귤라 실리카4. Sub-angular Silica

5. 70/30 둥근 실리카/크로마이트5. 70/30 round silica / chromite

6. 90/10 실리카/티타늄 산화물(Veinseal, US 4,735,973)6. 90/10 silica / titanium oxide (Veinseal, US 4,735,973)

7. 90/10 실리카/알루미늄 실리케이트 중공 미소구(본 발명)7. 90/10 silica / aluminum silicate hollow microspheres (invention)

수득된 결과는 도 3 에 도시되는데, 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 함유 조물사로부터 제조된 코어가 다른 코어에 비해서 감소된 밀도를 가지므로 가스발생이 감소되고 수득된 조각에 침투가 감소됨을 알 수 있다.The results obtained are shown in FIG. 3, where the core made from the aluminum silicate hollow microsphere containing sand has a reduced density compared to the other cores, so that gas evolution is reduced and penetration into the obtained pieces is reduced.

실시예 3: 비교 실시예Example 3: Comparative Example

다음에서 선택된 상이한 양(0.5%, 10% 또는 20%)의 첨가제를 함유한 조물사로부터 코어가 제조된다:The core is made from a composite yarn containing different amounts of additives (0.5%, 10% or 20%) selected from:

(ⅰ) 알루미늄 실리케이트 중공 미소구,(Iii) aluminum silicate hollow microspheres,

(ⅱ) US 4,735,973 에 따른 티타늄 산화물(Veinseal)(Ii) titanium oxides (Veinseal) according to US Pat. No. 4,735,973.

"베이닝" 및 침투효과가 평가되었다."Banning" and penetration effects were evaluated.

코어는 모래(C-55)를 0.5중량%, 10중량% 또는 20중량%의 첨가제를 혼합하고 결과의 혼합물에 적당한 수지를 첨가하고 성형하고 경화시켜 제조된다.The core is made by mixing sand (C-55) with 0.5%, 10% or 20% by weight of an additive and adding the appropriate resin to the resulting mixture, forming and curing.

다양한 조각이 제조된후 결과가 평가되는데, "10"은 최대의 "베이닝" 및 침투를 의미한다. "0"은 최소의 "베이닝" 및 침투를 의미한다. 주형에 금 속의 침투를 측정하기 위해서 "2 X 2 침투테스트 주물"(AFS 처리)이 사용되었고 테스트 주형에서 코어의 공동이 금속침투의 존재여부를 확인하기 위해 시각적으로 검사된다.The results are evaluated after the various pieces have been prepared, with "10" meaning maximum "banning" and penetration. "0" means minimal "vaning" and penetration. A "2 X 2 Penetration Test Casting" (AFS treatment) was used to measure metal penetration into the mold and the cavity of the core in the test mold was visually inspected for the presence of metal penetration.

수득된 결과는 도 4 에 도시되며, 여기에서 두 기술에서 "베이닝"은 매우 유사하고 첨가제 함량이 10%가 될 때까지 증가한다. 그러나, 티타늄 산화물 첨가제를 사용한 침투는 첨가제 함량이 증가될 때 증가하며, 반면에 첨가제로서 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 사용할 때 침투는 매우 감소된 수준으로 일정 유지된다.The results obtained are shown in FIG. 4, where the "baking" in both techniques is very similar and increases until the additive content is 10%. However, penetration with titanium oxide additives increases as the additive content is increased, while the penetration remains constant at a very reduced level when using aluminum silicate hollow microspheres as additives.

실시예 4: 첨가제로서 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 사용하여 코어 제조Example 4 Core Preparation Using Aluminum Silicate Hollow Microspheres as Additive

다양한 양의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구(0.5%, 10% 및 20%)가 첨가된 조물사로 구성된 코어가 제조되며 수득된 코어의 인장강도가 평가되었다.A core composed of a composite yarn with various amounts of aluminum silicate hollow microspheres (0.5%, 10% and 20%) was prepared and the tensile strength of the core obtained was evaluated.

시편은 모래(C-55)를 0.5%, 10%, 20%의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 혼합하고 적절한 수지 혼합물을 첨가함으로써 제조된다. 수득된 혼합물을 사용하여 적절한 가스로 경화된 코어가 제조되었다.Specimens are prepared by mixing 0.5%, 10%, and 20% aluminum silicate hollow microspheres with sand (C-55) and adding the appropriate resin mixture. The resulting mixture was used to prepare a core cured with a suitable gas.

수득된 결과는 도 5 에 도시되며, 여기서 다양함 함량의 본 발명의 첨가제를 사용해서 획득된 코어의 인장강도가 도시되는데, 곡선은 박스 출구, 24시간후, 상대습도 100%에서 인장강도에 대응한다.The results obtained are shown in FIG. 5, where the tensile strength of the core obtained using the additives of the invention of varying contents is shown, the curve corresponding to the tensile strength at the outlet of the box, after 24 hours, at 100% relative humidity. do.

위와 유사한 공정에 의해서 모래(C-55)와 0.5%, 10% 또는 20%중량%의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 혼합함으로써 표 3 에 도시된 조물사로부터 코어가 제조된다. 모든 경우에 1% Isocure 325(Ashland)수지와 1% Isocure 625(Ashland)수지, 촉매 DMEA가 사용되었다.Cores are prepared from the composite yarns shown in Table 3 by mixing sand (C-55) with 0.5%, 10% or 20% by weight of aluminum silicate hollow microspheres by a similar process. In all cases 1% Isocure 325 (Ashland) resin, 1% Isocure 625 (Ashland) resin and catalytic DMEA were used.

[표 3]TABLE 3

수득된 코어는 내마모성 테스트(긁힘 경도, SH)와 인장강도 테스트(인장강도, TS)를 받았다. 결과는 표 4 에 도시된다.The obtained cores were subjected to abrasion resistance test (scratch hardness, SH) and tensile strength test (tensile strength, TS). The results are shown in Table 4.

[표 4]TABLE 4

기계적 저항성Mechanical resistance

다음 실시예는 조물사에서 첨가제로 사용하기에 가장 적합한 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 선택을 목적으로 행해졌다.The following example was done for the purpose of selecting the most suitable aluminum silicate hollow microspheres for use as additives in molding sand.

실시예 5: "안티-베이닝"첨가제로서 다양한 알루미늄 실리케이트 중공 미소구 평기.Example 5: Various aluminum silicate hollow microsphere weighers as "anti-baking" additives.

다양한 알루미늄 실리케이트 중공 미소구의 "안티-베이닝"을 평가하기 위해서 상이한 양의 미소구가 첨가된 조물사로 구성된 분쇄 테스트용 시편이 제조되었다.In order to evaluate the "anti-baking" of various aluminum silicate hollow microspheres, specimens for crushing tests were made, which consisted of composite yarns with different amounts of microspheres added.

시편은 모래(c-55)와 10중량% 또는 20중량%의 미소구를 혼합하고 결과의 혼합물에 0.75% Isocure 325(Ashland)와 0.75% Isocure 625(Ashland)가 첨가됨으로써 제조된다. 결과의 혼합물로 분쇄 테스트용 시편이 제조되고 Isocure 720(Ashland)를 첨가한다. 이후에 이들은 1420℃에서 회색 주철로 용융 시키는 주형에 놓인다.Specimens are prepared by mixing sand (c-55) with 10% or 20% by weight microspheres and adding 0.75% Isocure 325 (Ashland) and 0.75% Isocure 625 (Ashland) to the resulting mixture. From the resulting mixture a specimen for grinding test is prepared and Isocure 720 (Ashland) is added. They are then placed in a mold that melts with gray cast iron at 1420 ° C.

시편이 냉각된후 결과가 평가되는데, "10"은 최대 "베이닝" 및 침투를 나타내고 "0"은 최소 "베이닝" 및 침투를 나타낸다. 금속이 주형에 침투하는 것을 측정하기 위해서 "2 X 2 침투테스트 주물"(AFS)이 사용되고 금속침투여부 검사를 위해 테스트 주형에서 코어의 공동을 시각적으로 조사한다.The results are evaluated after the specimen has cooled, with "10" representing maximum "banning" and penetration and "0" representing minimum "banning" and penetration. A "2 X 2 Penetration Test Casting" (AFS) is used to measure the penetration of metal into the mold and visually examine the cavity of the core in the test mold for metal penetration testing.

결과는 표 5 에 도시되는데 "베이닝" 및 침투 측면에서 최상의 결과(즉, 0 이나 0에 가까운 값으로 "베이닝" 및 침투가 수득되는 것)는 25 내지 33%의 알루미늄 함량을 갖는 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 20중량% 사용할 때 수득되며 45중량% 근처의 알루미늄 함량을 갖는 Extendospheres SG와 Metaspheres SLG, SL180 및 SL150은 최악의 결과를 가져온다.The results are shown in Table 5 where the best results in terms of "banning" and penetration (ie, "banning" and penetration obtained with values near zero or near zero) are aluminum silicates with an aluminum content of 25 to 33%. Extendospheres SG and Metaspheres SLG, SL180 and SL150, which are obtained when using 20% by weight hollow microspheres and have an aluminum content of around 45% by weight, have the worst results.

Isocure 325/Isocure 625(총 1.5% 수지)시편의 "안티-베이닝"연구"Anti-Baining" Study of Isocure 325 / Isocure 625 (1.5% Resin Total) Specimens 시편번호Psalm Number C-55모래C-55 sand 시편중량(g)Specimen Weight (g) SL180SL180 SL150SL150 SLGSLG Meta 50Meta 50 XEGXEG SGSG XOL200XOL200 베이닝Baining 침투Penetration 1One 100100 175.8175.8 --- 88 22 22 9090 151.5151.5 1010 1010 --- --- --- --- --- 99 22 33 9090 150.1150.1 --- 1010 --- --- --- --- --- 99 22 44 8080 124.3124.3 --- 2020 --- --- --- --- --- 99 44 55 9090 147.2147.2 --- --- 1010 --- --- --- --- 99 1One 66 8080 121.0121.0 --- --- 2020 --- --- --- --- 1010 00 77 9090 150.0150.0 --- --- --- 1010 --- --- --- 44 33 88 8080 123.2123.2 --- --- --- 2020 --- --- --- 00 00 99 9090 144.6144.6 --- --- --- --- 1010 --- --- 22 22 1010 8080 117.0117.0 --- --- --- --- 2020 --- --- 00 1One 1111 9090 147.0147.0 --- --- --- --- --- 1010 --- 22 00 1212 8080 122.0122.0 --- --- --- --- --- 2020 --- 00 00 1313 9090 175.4175.4 --- --- --- --- --- --- 1010 99 22 1414 9595 176.0176.0 --- --- --- --- --- --- 55 1010 55

SL180, SL150, SLG, XEG, SG, XOL200은 다양한 종류의 Extendosphere 이고, Meta. 50은 Metaspheres 50이다(표 1).SL180, SL150, SLG, XEG, SG, XOL200 are various types of Extendosphere, Meta. 50 is Metaspheres 50 (Table 1).

실시예 6: "안티-베이닝"첨가제의 기계적 저항성 평가Example 6 Evaluation of Mechanical Resistance of "Anti-Baining" Additives

다양한 종류의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구의 기계적 저항성을 평가하기 위해서 인장강도 시편이 제조되는데, 이것은 다양한 양의 미소구가 첨가된 모래로 구성된다.Tensile strength specimens were prepared to evaluate the mechanical resistance of various types of aluminum silicate hollow microspheres, which consist of sand with varying amounts of microspheres.

시편은 모래(C-55)를 10중량% 또는 20중량%의 미소구와 혼합하고 0.75% Isocure 325(Ashland)와 0.75% Isocure 625(Ashland)를 첨가하여 제조된다. 촉매는 DMEA이다. 수득된 혼합물을 사용하여 인장강도 시편이 제조되며 내마모성(SH) 및 인장강도(TH) 테스트를 받는다. 수득된 결과는 표 6 에 도시되는데, 여기에서 "베이닝" 및 침투 효과에 있어서 양호한 결과가 수득됨과 동시에 본 발명의 조물사로 제조된 코어를 만족스러운 기계적 저항성을 보임이 관찰되었다.Specimens are prepared by mixing sand (C-55) with 10% or 20% by weight microspheres and adding 0.75% Isocure 325 (Ashland) and 0.75% Isocure 625 (Ashland). The catalyst is DMEA. Tensile strength specimens are prepared using the resulting mixture and subjected to abrasion resistance (SH) and tensile strength (TH) tests. The results obtained are shown in Table 6, where good results were obtained in the "baining" and the penetration effects, while at the same time it was observed that the cores produced with the inventive sand showed satisfactory mechanical resistance.

[표 6]TABLE 6

응집된 제품(모래/미소구)의 기계적 저항성 연구Mechanical resistance study of aggregated products (sand / microspheres)

MS: Metaspheres; EX; Extendospheres; TS; 인장강도; SH: 내마모성MS: Metaspheres; EX; Extendospheres; TS; The tensile strength; SH: wear resistance

실시예 7: 다양한 알루미늄 실리케이트 중공 미소구의 기계적 저항성 평가Example 7 Evaluation of Mechanical Resistance of Various Aluminum Silicate Hollow Microspheres

100%에서 알루미늄 실리케이트 중공 미소구의 기계적 저항성을 평가하기 위해서, 인장강도 시편이 평가된 미소구(100%)를 3% Isocure 323(Ashland) 및 3% Isocure 623(Ashland)를 혼합하여 제조된다. 수득된 혼합물을 써서 인장강도 시편이 제조되고 Isocure 702(Ashland)가 첨가된다. 수득된 시편은 내마모성(SH) 및 인장강도(TH)테스트를 받는다. 결과는 표 7 에 도시되며, 여기에서 Extendospheres SG 미소구(130㎛)보다 큰 평균 입자크기(162㎛)를 가지는 Extendosphere XEG 미소구 사용시 최상의 결과가 수득됨을 알 수 있다.To evaluate the mechanical resistance of aluminum silicate hollow microspheres at 100%, microspheres (100%) with tensile strength specimens evaluated were prepared by mixing 3% Isocure 323 (Ashland) and 3% Isocure 623 (Ashland). Tensile strength specimens are prepared using the resulting mixture and Isocure 702 (Ashland) is added. The specimens obtained are subjected to abrasion resistance (SH) and tensile strength (TH) tests. The results are shown in Table 7, where it can be seen that the best results are obtained when using Extendosphere XEG microspheres having an average particle size (162 μm) larger than Extendospheres SG microspheres (130 μm).

[표 7] Table 7

슬리이브 제조에 사용된 다양한 첨가제(Isocure 포함)의 기계적 저항성 연구Study on the mechanical resistance of various additives (including isocure) used in the manufacture of sleeves

Claims (11)

조성물의 총 용량에 대하여 중량으로 1 내지 30%의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 함유하며, 그리고 알루미늄 실리케이트 중공 미소구는 미소구의 중량의 20 내지 35%의 알루미늄 함량을 갖는 것을 특징으로 하는, 조물사, 수지 그리고 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함하는 코어 및 냉각 주형 제조용 조성물.A composite yarn, a resin and a resin containing 1 to 30% by weight of aluminum silicate hollow microspheres by weight relative to the total volume of the composition, and the aluminum silicate hollow microspheres having an aluminum content of 20 to 35% of the weight of the microspheres. A composition for producing a core and a cooling mold comprising aluminum silicate hollow microspheres. 제 1항에 있어서, 상기 알루미늄 실리케이트 중공 미소구가 미소구 직경의 3 내지 10%의 벽두께를 가짐을 특징으로 하는 코어 및 냉각 주형 제조용 조성물.2. The composition of claim 1, wherein the aluminum silicate hollow microspheres have a wall thickness of 3 to 10% of the microsphere diameter. 제 1항에 있어서, 상기 알루미늄 실리케이트 중공 미소구가 10 내지 350㎛의 크기를 가짐을 특징으로 하는 코어 및 냉각 주형 제조용 조성물.The composition for preparing a core and a cooling mold according to claim 1, wherein the aluminum silicate hollow microspheres have a size of 10 to 350 µm. 제 1항에 있어서, 조성물의 총 용량에 대하여 5 내지 25중량%의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 및 냉각 주형 제조용 조성물.The composition for preparing a core and cooling mold according to claim 1, comprising 5 to 25% by weight of aluminum silicate hollow microspheres relative to the total volume of the composition. 제 1항에 있어서, 조성물의 총 용량에 대하여 10 내지 20중량%의 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 및 냉각 주형 제조용 조성물.The composition for preparing a core and cooling mold according to claim 1, comprising 10 to 20% by weight of aluminum silicate hollow microspheres relative to the total volume of the composition. 제 1항, 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 철주물용 코어 및 냉각 주형 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는 코어 및 냉각 주형 제조용 조성물.The composition for producing a core and cooling mold according to any one of claims 1 and 2, which is used for producing a core for iron casting and a cooling mold. 아래의 단계들을 포함하는 냉각 공정에 의해 코어 또는 냉각 주형 제조방법.:A core or cooling mold manufacturing method by a cooling process comprising the following steps: a. 청구항 제 1항, 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 코어 및 냉각 주형 제조용 조성물을 주형에 도입하여 코어 또는 미경화된 주형을 형성하는 단계;a. A method of forming a core or an uncured mold, the method comprising: introducing a core and a composition for preparing a cooling mold according to any one of claims 1 to 3 to a mold; b. 단계 a 의 코어 또는 미경화된 주형을 가스 경화 촉매와 접촉시키는 단계;b. Contacting the core or uncured mold of step a with a gas curing catalyst; c. 단계 b 의 코어 또는 미경화된 주형을 상기 코어 또는 주형이 취급될 수 있을 때까지 경화시키는 단계;c. Curing the core or uncured mold of step b until the core or mold can be handled; d. 상기 코어 또는 주형을 몰드에서 분리시키는 단계.d. Separating the core or mold from the mold. 제 7 항의 공정에 따라 제조된 코어 또는 냉각 주형.Core or cooling mold prepared according to the process of claim 7. 제 1항, 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 알루미늄 실리케이트 중공 미소구를 포함하는 코어 및 냉각 주형 제조용 조성물을 포함하는 철주물용 코어 및 냉각 주형. Core and cooling mold for iron casting containing the core containing the aluminum silicate hollow microspheres of any one of Claims 1-5, and the composition for manufacture of a cooling mold. 다음의 단계들을 포함하는 철주물 제조방법 :Iron casting method comprising the following steps: a. 청구항 제 9항에 따른 코어 또는 냉각 주형을 주조장치에 삽입하는 단계;a. Inserting the core or cooling mold according to claim 9 into a casting apparatus; b. 상기 주조장치에 액체상태의 금속을 붓는 단계;b. Pouring liquid metal into the casting apparatus; c. 주조장치에 부어진 금속을 냉각 및 응고시키는 단계; 그리고c. Cooling and solidifying the metal poured into the casting apparatus; And d. 주조장치에서 용융금속편을 분리하는 단계.d. Separating the molten metal piece from the casting apparatus. 다음의 단계들을 포함하는 철주물 제조방법 :Iron casting method comprising the following steps: a. 청구항 제 8항에 따른 코어 또는 냉각 주형을 주조장치에 삽입하는 단계;a. Inserting the core or cooling mold according to claim 8 into a casting apparatus; b. 상기 주조장치에 액체상태의 금속을 붓는 단계;b. Pouring liquid metal into the casting apparatus; c. 주조장치에 부어진 금속을 냉각 및 응고시키는 단계; 그리고c. Cooling and solidifying the metal poured into the casting apparatus; And d . 주조장치에서 용융금속편을 분리하는 단계.d. Separating the molten metal piece from the casting apparatus.